книги / Технология производства и методы обеспечения качества зубчатых колес и передач

1 6 .4 .2 . Ф р езер ны е головки

Недостатком обработки конических прямозубых колес с помощью зубострогаль­ ных резцов является низкая производительность процесса. Н аиболее совершенным, более производительным методом получения конических колес является обработка их сдвоенными фрезами (головками) и круговой протяжкой с зубьями, расположен­ ными по периферии ее корпуса [3, 7].

Дисковые сдвоенные фрезы по конструкции соответствуют одиоугловым фрезам. Профили­ рующая кромка (рис. 16.43) находится на тор­ цовой стороне зубьев фрезы. Работая в паре, фрезы 1 и 2 одновременно обрабатывают обе стороны впадины зубьев, т. к. зубья фрезы ко­ пируют зуб воспроизводящего колеса.

Оси фрез устанавливаются под углами, со­ ответствую щ ими углу проф иля нарезаемы х зубьев. Стружечная канавка между зубьями фрезы делается увеличенной ширины для раз­ мещения в ней зубьев второй фрезы, которая об­ рабатывает другую сторону впадины зубьев. Для обеспечения обкаточного движения заго­ товка 3 вращается вокруг своей оси и поступа­ тельно перемещается вдоль нарезаемых зубьев, а поэтому дно впадины имеет вогнутую форму.

1 6 .4 .3 . Круговы е протяж ки

Особого внимания заслуживает процесс обработки конических прямозубых колес с применением дисковой протяжки с круговым зубом. Заметим, что при использовании фрез-протяжек значительно упрощается кинематика станка, сводясь к главному враща­ тельному движению, движениям подачи и деления [3].

В процессе обработки заготовка остается неподвижной, подача же осуществляется за счет прямолинейного перемещения протяжки вдоль впадины зуба. При черновой обработке (рис. 16.44) протяжка перемещается вдоль нарезаемой впадины в направлении от узкого конца зуба к широкому, а при чистовом нарезании она подается в обратном направлении. В начале рабочего цикла ось протяжки располагается в точке А, а первый резец касается са­ мой верхней точки L заготовки. В работу вступают первые резцы с широкими вершинными кромками. При этом ось протяжки медленно начинает перемещаться от точки А до точки С. Черновые резцы в количестве 48 шт., предназначенные для максимального удаления метал­ ла из впадины, работают в основном своими вершинными кромками.

Они делятся на две группы: резцы в количестве 18 шт. с № 1 по № 18 прорезают впа­ дину при медленной подаче, которая в точке В прекращается. Затем следует обработка без подачи группой черновых резцов в количестве 30 шт. (с № 19 по № 48), которые прореза­ ют впадину на полную глубину. После этого начинается оформление боковых поверхно­ стей по всей длине зуба. В работу вступают получистовые резцы в количестве 7 шт.

зания; в) отсутствие отвода заготовки от инструмента во время деления; г) одновременная обработка обеих сторон впадины; д) не­

прерывность процесса нарезания зубьев заготовки; е) постоянство расположения зоны ка­ сания (в средней части зуба); ж) профиль нарезаемого зуба очерчен приблизительно по дуге окружности вместо эвольвенты, что несколько упрощает изготовление инструмента.

1 6 .4 .4 . Резцовы е головки

Для получения конических колес с круговым зубом применяются конические червяч­ ные фрезы и резцовые головки [3, 7, 8]. Рассмотрим эти инструменты.

Резцовая головка (рис. 16.45) состоит из корпуса 1, в пазах которого с помощью вин­ тов 9 крепятся наружные 6 и внутренние 5 резцы. Точная установка и регулировка рез­ цов 2 относительно центра резцовой головки осуществляется за счет регулировочных клиньев 3 и прокладок 4 и 8. Регулирование клиньев производят винтами 7. Два резца го­ ловки являются нерегулируемыми в радиальном направлении и служат установочными для остальных резцов головки. Для нарезания всех размеров конических колес имеется несколько типоразмеров головок диаметром 1/2-12". Число резцов в головке может быть 2-32. Внутренние и наружные резцы устанавливаются в головке попеременно. Внешний вид резцов к головкам показан на рис. 16.46. Установка их должна обеспечивать такое по­ ложение, чтобы в момент резания режущие кромки резцов представляли собой зуб плос­ кого колеса. Кромки при этом должны быть прямыми, лежащими в плоскости, совпадаю­ щей с осью резцовой головки и составляющей с этой осью угол, равный требуемому углу

Ли т е р а т у р а

1.Лютксвич Е. Г., Волчков А. И. Расчеты зуборезных инструментов. Новочеркасск: НПИ, 1978.

2.Моисеенко О. И., Павлов Л. Е., Диденко С. И. Твердосплавные зуборезные инструменты. М.: Ма­ шиностроение, 1977.

3.Металлорежущие инструменты / Г. Н. Сахаров, О. А. Арбузов, 10. А. Боровой и др. М.: Машино­ строение, 1989.

4.Никитина 3. А. Инструкция по расчету червячных фрез. М.: ВНИИ, 1966.

5.Радзевич С. П., Палагута В. А. Новые достижения в области чистовой обработки цилиндрических зубчатых колее. М.: ВНИИТЭМР, 1988.

6.Романов В. Ф. Расчеты зуборезных инструментов. М.: Машиностроение, 1969.

7.Семепчепко И. И., Матюшин В. М., Сахаров Г. Н. Проектирование металлорежущих инструмен­ тов. М.: Машгиз, 1962.

8.Справочник инструментальщика/И. А. Ординарцев, Г. В. Филиппов, А. Н. Шевченко идр. М.: Ма­ шиностроение, 1987.

Глава 17

РАСЧЕТ ФОРМУЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ПЛАСТМАССОВЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

17.1. Общие положения

В процессе производства литых зубчатых колес особые требования предъявляются к расчету и изготовлению зубчатых матриц, при этом необходимо учитывать компенса­ цию усадки полимерного материала и самой матрицы (при изготовлении матриц из цветных сплавов по мастер-модели или электроэрозионным способом с помощью зубча­ того колеса-электрода). В большинстве случаев после опытных отливок требуется до­ полнительная корректировка матриц.

Анализ точности литых пластмассовых детален показывает [1], что около 60% по­ грешностей составляют отклонения формы поверхности, образующиеся при неравномер­ ной усадке в различных сечениях детали. Из данных об усадке литых пластмассовых зуб­ чатых колес следует, что модель равномерной радиальной усадки пригодна для прибли­ женного описания изм енения размеров достаточно ограниченной ном енклатуры цельнопластмассовых колес. При малом числе зубьев и сложной конфигурации отливки, а также при использовании армирующих вставок усадка имеет более сложный, неравно­ мерный характер. Поскольку отклонения формы частично являются систематическими погрешностями, можно существенно повысить точность изделий, учитывая в размерах формующего инструмента, наряду со средней величиной усадки, и ее неравномерность.

Технологическую усадку можно компенсировать посредством смешения исходного контура (коэффициент смещения х), изменения угла профиля а или модуля зацепления т, причем корректировка может производиться либо по всем указанным параметрам (х , б, т), либо по двум (б, х ) или одному (т) из них. Размеры мастер-модели рассчитывают, исходя из размера детали с учетом среднего значения допуска на размер и средней величины тех­ нологической усадки [2,3]. Учитывая что технологическая усадка зубчатого венца колеса вследствие сложной конфигурации его контура происходит неравномерно, в общем слу­ чае матрицы должны иметь нестандартные значения параметров исходного контура и для их изготовления необходимо проектировать специальный инструмент.

Опыт исследований показывает, что для описания изменения размеров колеса и кон­ фигурации зубьев при усадке целесообразно использовать предложенные Э. Б. Булгаковым [4] обобщающие параметры, которые характеризуют геометрию зуба вне связи с параметра­ ми производящего исходного контура и метода формообразования зубьев. В качестве обоб­ щающих параметров, как это было показано в главе 8, можно принять диаметры основных окружностей dfo'2, вершин зубьев rffl12 или параметр, определяющий толщину зуба на ок­ ружности вершин та = sa / dt„ а также один из следующих параметров: углы профилей на окружности заострения зубцов пары сопряженных колес o )2, или углы развернутости эвольвенты на окружности заострения н12, или эвольвентные углы профилей зубцов на окружности заострения 012 = inv x i2, или приращение к12 = Д д у г о в о й толщины зубцов Aslt2 на основной окружности по отношению к некоторой исходной толщине.

Аналогичное направление развивается в работах А.Л. Капелевича и Р.Е. Клейсса [5,6]. Методика расчета геометрии зубчатых передач с фирменным названием Direct Gear Design, также как и теория зубчатых зацеплений в обобщающих параметрах, предполагает на первом этапе проведение расчета и выбор оптимальных геометрических параметров зубчатой передачи и составляющих ее колес, исходя из требований и условий работы пе­ редачи; формообразующий инструмент проектируется и его геометрия рассчитывается та­ ким образом, чтобы обеспечить полученные при проектировании передачи оптимальные параметры зацеплений. В качестве обобщающих параметров в [5, 6] приняты: v - угол профиля на окружности заострения (в точке пересечения двух эвольвент, определяющих правую и левую боковые поверхности зуба):

v = arc cos (d h /dA),

где dA - диаметр окружности заострения; dh - диаметр основной окружности; ть - отно­ сительная толщина зуба на основной окружности:

mb^ s b/ p b = z'm v{v)/% ,

где sb - толщина зуба на основной окружности; рь - основной шаг:рь = ndb/z\ та - относи­ тельная толщина зуба на окружности вершин:

mn = Sa/Ph>

где sa - толщина зуба на окружности вершин.

Нами в качестве независимых параметров приняты: диаметр вершин зубьев d„, диаметр основной окружности db и угол, соответствующий толщине зуба на основной окружности 0*. Соответственно выбранным обобщающим параметрам по формулам (8.1)—(8.3) рас­ считывают коэффициенты усадки: по ок­ ружности вершин 5а (уменьшение диа­ метральных размеров колеса), по профилю

зуба Sb (изменение параметров эвольвен­ ты), по толщине зуба Ss (уменьшение его толщ ины). Указанные коэффициенты полностью описывают изменения геомет­ рических параметров зубчатого колеса в процессе усадки (рис. 17.1). Предлагаемая модель универсальна, она включает в себя известные частные случаи, например, при Ss = 0; rk - rb/cos ô*; 5„ = Sbона соответству­ ет модели равномерной усадки по радиусу (профиль 2); при 5), = 0; d b = d b = ^ п р о ­ исходит изменение толщины и высоты зуба (профиль 3), а усадка зубчатого вен­ ца колеса в размерах матрицы компенси­ руется изменением параметров da и х.

17.2. Методы расчета коэффициентов усадки

При исследовании влияния технологической усадки на геометрические параметры литых зубчатых колес большое значение имеет точное определение обобщающих пара­ метров и коэффициентов усадки. Ниже приведены способы расчета указанных коэффи­ циентов.

1 7 .2 .1 . Р асчет о б о б щ аю щ и х пар ам етр о в зу б ч а то го венц а и ко эф ф ициенто в усад ки по к о о р д и н а там т о ч е к проф иля зуб а

По этой методике профиль зуба литого колеса аппроксимируют эвольвентой, а от­ клонения профиля от аппроксимирующей эвольвенты относят к погрешностям профи­ ля. По координатам точек профиля зуба рассчитывают параметры эвольвенты, отражаю­ щей реальный профиль зуба. Аппроксимацию проводят, минимизируя сумму квадратов отклонений точек профиля, по нормали к аппроксимирующей эвольвенте [7]:

Анализ функции f fri показывает, что в рассматриваемой области значений dh условие (17.3) выполняется. Из условия (17.2) получаем уравнение для определения среднего диаметра d h основной окружности аппроксимирующей эвольвенты:

где

К; = а ? ± arctg— + invfarccos— | :